[發明專利]一種多旋翼無人機電機傾角及安裝公差約束確定方法

在審

• 申請號: 202010597025.X
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111831001A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 孟晨;蔣元慶
• 申請（專利權）人: 拓攻（南京）機器人有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 竇賢宇

1.一種多旋翼無人機電機傾角的確定方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、根據姿態通道控制分配的可控性要求和偏航響應的性能要求制定飛控設計指標；

步驟2、根據整機的電機拉力曲線和扭矩曲線以及機型參數建立帶有電機傾角的偏航通道動力學模型；

步驟3、根據偏航通道動力學模型和飛控設計指標確定電機傾角。

2.根據權利要求1所述的一種多旋翼無人機電機傾角的確定方法，其特征在于，步驟1中所述的飛控設計指標包括如下參數：控制分配比例、最大偏航角速度、以及最大偏航角加速度。

3.根據權利要求1所述的一種多旋翼無人機電機傾角的確定方法，其特征在于，步驟2中所述的偏航通道動力學模型包括如下參數：整機滿載重量、偏航等效力臂、整機Z軸轉動慣量、以及軸數。

4.根據權利要求1所述的一種多旋翼無人機電機傾角的確定方法，其特征在于，步驟3中電機傾角的確定方法進一步包括：

步驟3-1、設定約束條件：偏航控制最大轉速差 %，偏航角加速度；

確定滿載懸停單軸所需拉力：

式中，表示滿載懸停單軸所需拉力，表示整機滿載重量，表示軸數；

步驟3-2、根據油門拉力曲線，獲得拉力下所對應的標準油門為；

步驟3-3、以偏航控制最大轉速差±%作為檢驗標準，正反槳油門向基準油門兩邊各偏離，轉速變化后的如下：

式中，和分別表示向兩側偏離最大值后的油門量，其余各符號含義同上；

步驟3-4、確定電機傾斜時電機拉力在傾斜角度上的分力矩：

式中，表示達到偏航控制轉速差的約束條件下所需的電機傾斜角度，表示油門量時對應的電機拉力，表示油門量時對應的電機拉力，表示表示油門量時對應的電機分力矩，表示表示油門量時對應的電機分力矩，表示偏航等效力臂，°表示1rad；

步驟3-5、建立偏航通道動力學模型，即根據電機產生的反扭矩、總輸出偏航力矩，建立以傾斜角為自變量的函數：

式中，表示油門量時對應的電機反扭距，表示油門量時對應的電機反扭距，其余各符號含義同上；

步驟3-6、根據總輸出偏航力矩以及最大偏航角加速度之間的關系式獲得電機傾角，其中，該關系式如下：

式中，表示整機z軸轉動慣量，其余各符合含義同上。

5.一種多旋翼無人機電機傾角的安裝公差約束確定方法，其特征在于，在使用權利要求1-4任意一項中所述的電機傾角的確定方法的基礎之上進一步確定傾角安裝公差約束，以所述電機傾角值和安裝公差約束將電機設置在無人機機臂上，在不影響姿態控制的前提下加快偏航響應。